一種基於無人機的智能家居系統的製作方法

2023-06-06 12:11:26 1

本發明涉及無人機應用技術領域，尤其涉及一種基於無人機的智能家居系統。

背景技術：

隨著科技技術的迅猛發展，比如，網際網路技術、移動智能終端等，智能控制的應用範圍越來越廣泛，幾乎被應用至各行各業。目前，智能家居技術已經成為全世界範圍的研究熱點，而且，各研究單位在智能家居的某一方面都有所發展。

目前大部分智能家居系統中均包含有監控這部分的內容，而監控這部分常用的是監控攝像頭，監控攝像頭一般被固定在牆壁的某一個角落，用於監控某一範圍，當需要對室內多個地方進行監控時，便需要同時利用到多個監控攝像頭，多個監控攝像頭的引入使得布線變得非常麻煩，降低了靈活性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種基於無人機的智能家居系統，以克服上述現有技術中的不足。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基於無人機的智能家居系統，包括無人機、智慧型手機、中繼伺服器、遠程控制終端、智能充電平臺；

智慧型手機搭載於無人機的雲臺上，並用於進行監控以及進行視頻通話，同時通過中繼伺服器與遠程控制終端進行數據的交互；

遠程控制終端通過中繼伺服器與無人機建立連接，並控制無人機的飛行；

無人機包括第一控制模塊、第一電源模塊、電池電量監測模塊、第一無線通訊模塊、第一定位模塊；第一電源模塊、電池電量監測模塊、第一無線通訊模塊、第一定位模塊分別與第一控制模塊電連接；電池電量監測模塊還與第一電源模塊電連接，並用於監測第一電源模塊剩餘電量信息；第一定位模塊用於定位無人機在室內的坐標位置；

智能充電平臺包括具有行走功能的底座、無線充電裝置、供電電源；無線充電裝置設置在底座上，並用於為無人機進行充電續航；供電電源設置在底座上，用於為智能充電平臺的用電部分供電；

中繼伺服器設置在底座上，並用於控制底座行走以及控制無線充電裝置；第一控制模塊通過第一無線通訊模塊與中繼伺服器之間進行數據交互；中繼伺服器內設有追蹤模塊；中繼伺服器接收第一定位模塊獲得的無人機位置，並由追蹤模塊確定行走路徑，使得智能充電平臺到達無人機所在位置。

本發明的有益效果是：通過將無人機引入到智能家居中，並且在無人機上安裝能進行監控以及進行視頻通話的智慧型手機，然後由遠程控制終端控制無人機進行飛行以及控制智慧型手機進行監控，代替現有技術中的多個監控攝像頭，使得智能家居的靈活性得到了大大的提升，在監控過程中，還可以進行視頻通話，了解室內使用者的具體情況，此外引入的智能充電平臺克服了無人機續航時間短的問題，同時還能確保服務質量，本發明還具備智能化程度高、操作方便的特點。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，智能充電平臺還包括電控升降裝置；電控升降裝置設置在底座與無線充電裝置之間，並用於調節無線充電裝置距地面的高度；電控升降裝置與中繼伺服器電連接。

採用上述進一步的有益效果是：能適用於不同身高的使用者，提升了服務質量。

進一步，智能充電平臺還包括語音控制裝置；語音控制裝置與中繼伺服器電連接；語音控制裝置包括語音對比模塊、與語音對比模塊電連接的語音存儲模塊、語音採集模塊；語音採集模塊，用於採集語音指令；語音存儲模塊，用於存儲電控升降裝置上升、下降、停止的語音控制指令；語音對比模塊，用於接收語音採集模塊所傳輸的語音指令，並與語音存儲模塊內預存儲的語音控制指令進行指令的驗證，同時將驗證結果傳輸至中繼伺服器。

進一步，無線充電裝置包括內部中空且上部開口的殼體、設置在殼體內的無線充電模塊、設置在殼體開口端的活動板、多個設置在活動板與殼體之間的調節件、第二控制模塊；無線充電模塊與第二控制模塊電連接；第二控制模塊與供電電源電連接；每個調節件均包括設置在固定座、彈簧、卡板、壓力傳感器；固定座設置在殼體上；卡板可上下移動的設置在固定座內；彈簧的一端伸入到固定座內，並與卡板連接，彈簧的另一端與活動板連接；壓力傳感器設置在固定座內，且位於卡板與殼體之間；壓力傳感器與第二控制模塊電連接；第二控制模塊與中繼伺服器之間無線連接。

採用上述進一步的有益效果是：操控方便、簡單，提升了智能化程度。

進一步，還包括第二定位裝置；第二定位裝置固定在室內；第二定位裝置與中繼伺服器無線連接，用於在無人機從智能充電平臺上起飛後，中繼伺服器控制智能充電平臺返回到第二定位裝置的設定位置。

採用上述進一步的有益效果是：能讓智能充電平臺不使用後返回到第二定位裝置的設定位置，不影響使用者們的活動，智能化程度高。

進一步，還包括通過安裝架固定在無人機的起落架上的監測裝置；監測裝置包括第三控制模塊、第二電源模塊、傳感器組、第二無線通訊模塊；第二電源模塊、傳感器組、第二無線通訊模塊分別與第三控制模塊電連接；第三控制模塊通過第二無線通訊模塊與中繼伺服器之間進行數據交互。

進一步，監測裝置還包括報警模塊；報警模塊與第三控制模塊電連接；報警模塊具有聲報警功能。

進一步，傳感器組包括可燃氣體濃度監測傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器中的一種或幾種的組合。

採用上述進一步的有益效果是：監測範圍廣，便於了解室內情況。

進一步，還包括若干與中繼伺服器無線連接的智能家電；智能家電包括空調、電視機、照明裝置、電控窗簾中的一種或幾種的組合。

採用上述進一步的有益效果是：擴大了控制範圍，進一步實現了智能家居。

進一步，還包括非接觸式體溫檢測裝置；非接觸式體溫檢測裝置包括外殼、非接觸式體溫檢測模塊、第四控制模塊、第三無線通訊模塊、第三電源模塊；第三無線通訊模塊、第三電源模塊分別與非接觸式體溫檢測模塊電連接，第四控制模塊通過第三無線通訊模塊與中繼伺服器之間進行數據交互；外殼固定在無人機的起落架上。

採用上述進一步的有益效果是：能根據非接觸式體溫檢測裝置檢測到的體溫信息，了解使用者的健康狀況。

附圖說明

圖1為本發明所述基於無人機的智能家居系統的框圖；

圖2為圖1中無人機的結構示意圖；

圖3為圖1中安裝架的結構示意圖；

圖4為圖1中智能充電平臺的結構示意圖；

圖5為圖4中無線充電裝置的結構示意圖；

圖6為圖5中A處放大圖；

圖7為圖5中拆除活動板後的結構示意圖；

圖8為圖1中無人機與中繼伺服器之間的電路框圖；

圖9為語音控制裝置與中繼伺服器之間的電路框圖；

圖10為非接觸式體溫檢測裝置與中繼伺服器之間的電路框圖；

圖11為監測裝置與中繼伺服器之間的電路框圖；

圖12為智能充電平臺與中繼伺服器之間的電路框圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、無人機，110、第一控制模塊，120、第一電源模塊，130、電池電量監測模塊，140、第一無線通訊模塊，150、第一定位模塊，

2、智慧型手機，

3、中繼伺服器，310、追蹤模塊，

4、遠程控制終端，

5、智能充電平臺，510、底座，520、無線充電裝置，521、殼體，522、無線充電模塊，523、活動板，524、調節件，5241、固定座，5242、彈簧，5243、卡板，5244、壓力傳感器，525、第二控制模塊，530、供電電源，540、電控升降裝置，550、語音控制裝置，551、語音對比模塊，552、語音存儲模塊，553、語音採集模塊，

6、第二定位裝置，

7、安裝架，

8、監測裝置，810、第三控制模塊，820、第二電源模塊，830、傳感器組，840、第二無線通訊模塊，850、報警模塊，

9、智能家電，

10、非接觸式體溫檢測裝置，1010、第三電源模塊，1020、非接觸式體溫檢測模塊，1030、第四控制模塊，1040、第三無線通訊模塊。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。

如圖1所示，一種基於無人機的智能家居系統，包括無人機1、智慧型手機2、中繼伺服器3、遠程控制終端4、智能充電平臺5，其中中繼伺服器3的核心控制部分為計算機。

如圖1、圖2、圖4、圖8所示，智慧型手機2搭載於無人機1的雲臺上，並用於進行監控以及進行視頻通話，同時通過中繼伺服器3與遠程控制終端4進行數據的交互；遠程控制終端4通過中繼伺服器3與無人機1建立連接，並控制無人機1的飛行。

無人機1包括第一控制模塊110、第一電源模塊120、電池電量監測模塊130、第一無線通訊模塊140、第一定位模塊150，本實施例中只陳述出無人機1包括了某一些技術特徵，並不代表無人機1隻含有這些技術特徵，主要是因為在本發明中涉及到了這些比較重要技術特徵，因此只陳述出了這些。第一電源模塊120、電池電量監測模塊130、第一無線通訊模塊140、第一定位模塊150分別與第一控制模塊110電連接；第一定位模塊150用於定位無人機1在室內的坐標位置；第一電源模塊120支持無線充電；電池電量監測模塊130還與第一電源模塊120電連接，並用於監測第一電源模塊120剩餘電量信息，在電池電量監測模塊130監測到第一電源模塊120的剩餘電量小於某一個值時，電池電量監測模塊130會將信息發送給第一控制模塊110，第一控制模塊110再由第一無線通訊模塊140發送給中繼伺服器3，同時第一定位模塊150也會將此時無人機1在室內的坐標位置，發送給第一控制模塊110，第一控制模塊110再由第一無線通訊模塊140發送給中繼伺服器3，在電池電量監測模塊130監測到第一電源模塊120的電量為飽滿時，電池電量監測模塊130也會發送信息給第一控制模塊110。

智能充電平臺5包括具有行走功能的底座510、無線充電裝置520、供電電源530。無線充電裝置520設置在底座510上，並用於為無人機1進行充電續航；供電電源530設置在底座510上，用於為智能充電平臺5的用電部分供電，供電電源530包括大規格的蓄電池以及相應轉換裝置；中繼伺服器3設置在底座510上，並用於控制底座510行走以及控制無線充電裝置520；第一控制模塊110通過第一無線通訊模塊140與中繼伺服器3之間進行數據交互；中繼伺服器3內設有追蹤模塊310；中繼伺服器3接收第一定位模塊150獲得的無人機1位置，並由追蹤模塊310確定行走路徑，使得智能充電平臺5到達無人機1所在位置。底座510包括載體、動力裝置、輪體，動力裝置驅動輪體運動，從而使載體移動。

如圖4所示，智能充電平臺5還包括電控升降裝置540；電控升降裝置540設置在底座510與無線充電裝置520之間(電控升降裝置540的一端與底座510連接，另一端與無線充電裝置520連接)，並用於調節無線充電裝置520距地面的高度，這樣當無人機1降落在無線充電裝置520上後，無人機1雲臺上的智慧型手機2能夠相對與用戶而言處於合適的高度。電控升降裝置540與底座510之間和電控升降裝置540與無線充電裝置520之間均採用螺栓連接。電控升降裝置540與中繼伺服器3電連接，其中，連接時，是電控升降裝置540的電控部分通過數據傳輸線與中繼伺服器3電連接。底座510與無線充電裝置520之間設置的電控升降裝置540的數量可以是一個，也可以是兩個或者更多。電控升降裝置540在選擇時可以是電控升降杆、電控升降柱或電動升降架，由於這些結構在現有技術中是比較成熟的，因此不在此處贅述。

如圖9所示，為了方便控制電控升降裝置540進行升降，既可以採用手動調節，具體為：通過與中繼伺服器3連接的控制開關進行調節，控制開關上設有上升按鍵和下降按鍵，鬆開按鍵，電控升降裝置540停止升或降。本實施例中，為了提高智能充電平臺5的智能化程度，通過語音控制裝置550來進行控制調節，其中，語音控制裝置550與中繼伺服器3電連接。

語音控制裝置550的具體結構為：

語音控制裝置550包括語音對比模塊551、語音存儲模塊552、語音採集模塊553，其中，語音存儲模塊552和語音採集模塊553分別與語音對比模塊551電連接。語音採集模塊553，用於採集語音指令；語音存儲模塊552，用於存儲電控升降裝置540上升、下降、停止的語音控制指令(上升、下降、停止的語音控制指令由事先用戶自己導入進去)；語音對比模塊551，用於接收語音採集模塊553所傳輸的語音指令，並與語音存儲模塊552內預存儲的語音控制指令進行指令的驗證，同時將驗證結果傳輸至中繼伺服器3，中繼伺服器3再控制電控升降裝置540的電控部分進行工作，從而完成對電控升降裝置540的升降。

如圖5、圖6、圖7、圖12所示，無線充電裝置520包括內部中空且上部開口的殼體521、無線充電模塊522、活動板523、多個調節件524、第二控制模塊525，其中，活動板523設置在殼體521的開口端，並且可在殼體521內上下運動，多個調節件524設置在活動板523與殼體521之間，並且多個調節件524規則的分布，無線充電模塊522和第二控制模塊525設置在殼體521的內部，無線充電模塊522與第二控制模塊525電連接；第二控制模塊525通過導線與供電電源530電連接。殼體521的橫截面形狀既可以是圓形，也可以是矩形或多邊形。本實施例中是以殼體521的橫截面形狀為圓形為例，為圓形時，多個調節件524規則的分布指：每兩個相鄰的調節件524之間夾角相等，同時多個調節件524是共圓分布。

在本實施例中，調節件524的具體結構為：

每個調節件524均包括設置在固定座5241、彈簧5242、卡板5243、壓力傳感器5244；固定座5241設置在殼體521上，其中，固定座5241與殼體521之間採用螺釘連接，固定座5241上沿著固定座5241的軸線設有階梯狀通孔，固定座5241上的階梯狀通孔遠離殼體521的一端的直徑小於靠近殼體521的一端的直徑；卡板5243設置在固定座5241上的階梯狀通孔內，並且卡板5243可在固定座5241內上下移動，在上下移動過程中，卡板5243不會脫離固定座5241；彈簧5242的一端伸入到固定座5241內，並與卡板5243連接，彈簧5242的另一端與活動板523連接；壓力傳感器5244設置在固定座5241內，且位於卡板5243與殼體521之間。壓力傳感器5244與第二控制模塊525電連接；第二控制模塊525與中繼伺服器3之間無線連接。

如圖1所示，還包括第二定位裝置6；第二定位裝置6固定在室內的某一角落，當然，設置的這個角落以不影響人們的活動為主要考慮方面；第二定位裝置6與中繼伺服器3無線連接，在無人機1從智能充電平臺5上起飛後，智能充電平臺5便會處於閒置狀態，智能充電平臺5此時的停留位置有可能會影響到人們的活動，為了避免出現這種情況，中繼伺服器3內的追蹤模塊310根據第二定位裝置6發送的位置信息，然後確定行走路徑，並控制智能充電平臺5返回到的設定位置(第二定位裝置6設置位置)。中繼伺服器3是根據壓力傳感器5244是否出現壓力變化來判斷無人機1是否停留在智能充電平臺5上，當壓力傳感器5244檢測數據變大時，表示無人機1停留在智能充電平臺5上，壓力傳感器5244的數據變大後由變小時，表示無人機1從智能充電平臺5上起飛了，此時智能充電平臺5才會執行返回到第二定位裝置6設置位置的這個步驟。

如圖2、圖3、圖11所示，還包括通過安裝架7固定在無人機1的起落架上的監測裝置8；監測裝置8包括第三控制模塊810、第二電源模塊820、傳感器組830、第二無線通訊模塊840；第二電源模塊820、傳感器組830、第二無線通訊模塊840分別與第三控制模塊810電連接；第三控制模塊810通過第二無線通訊模塊840與中繼伺服器3之間進行數據交互。傳感器組830包括可燃氣體濃度監測傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器中的一種或幾種的組合，這樣可以根據需要監測室內的具體情況，可燃氣體濃度監測傳感器用於監測室內可燃氣體的濃度，其中可燃氣體包括煤氣；溫度傳感器用於監測室內的溫度；溼度傳感器用於監測室內的溼度。

安裝架7的具體結構為：

安裝架7包括安裝板以及兩根連接管，兩根連接管分別固定在安裝板的兩端，每根連接管的兩端均設有連接帶，連接帶可以綁在無人機1的起落架上，或採用螺釘固定在無人機1的起落架上，連接帶的主要作用是：防止安裝架7從無人機1的起落架上脫落。監測裝置8固定在安裝板上，採用的固定方式可以是螺釘連接，也可以是粘接，監測裝置8固定在安裝板上後，不影響雲臺上智慧型手機2的運動。

如圖11所示，監測裝置8還包括報警模塊850；報警模塊850與第三控制模塊810電連接；報警模塊850具有聲報警功能，在監測室內出現某一問題後，報警模塊850會報警提示，這樣可以方便周圍鄰居或物業巡邏人員了解。

如圖1所示，還包括若干與中繼伺服器3無線連接的智能家電9；智能家電9包括空調、電視機、照明裝置、電控窗簾中的一種或幾種的組合。

如圖10所示，還包括非接觸式體溫檢測裝置10。體溫是人體最基本的生理參數，對於日常護理和病情檢測都非常的重要。非接觸式體溫檢測裝置10包括外殼、非接觸式體溫檢測模塊1020、第四控制模塊1030、第三無線通訊模塊1040、第三電源模塊1010；第三無線通訊模塊1040、第三電源模塊1010分別與非接觸式體溫檢測模塊1020電連接，第四控制模塊1030通過第三無線通訊模塊1040與中繼伺服器3之間進行數據交互；外殼固定在無人機1的起落架上，外殼與起落架之間的連接方式為螺釘連接。

在使用時：智能充電平臺5首先是停放在第二定位裝置6的設置位置，無人機1停留在智能充電平臺5上。當需要無人機1進行工作時，通過遠程控制終端4發送指令給中繼伺服器3，中繼伺服器3再發送指令給無人機1，並控制無人機1進行飛行，同時遠程控制終端4控制智慧型手機2開啟攝像頭，進入監控模式，操控無人機1在室內飛行，了解室內的具體情況，無人機1巡查完後，控制其返回到智能充電平臺5上，進行待機以及充電。

遠程控制終端4的操作者若想無人機1飛行到某一位置後，與該位置的人進行通話(在以下陳述中將這個人稱為使用者)，若通過無人機1上的智慧型手機2進行視頻通話，此時無人機1需要進行懸停，由於無人機1受其上電池的限制，續航時間一般較短(目前行業中比較常見的問題)，因此懸停一段時間後，無人機1便會出現電量低的情況，而電池電量監測模塊130一直監測第一電源模塊120剩餘電量信息，為了能確保視頻通話的持續進行，當電池電量監測模塊130監測到第一電源模塊120的剩餘電量少於20％或10％或15％(具體數值根據用戶自己設定)，電池電量監測模塊130會將檢測信息發送給第一控制模塊110，第一控制模塊110通過第一無線通訊模塊140將檢測信息發送給中繼伺服器3，中繼伺服器3將控制智能充電平臺5的底座510進入工作狀態，同時無人機1上的第一定位模塊150也會將無人機1此時的位置信息發送給第一控制模塊110，第一控制模塊110通過第一無線通訊模塊140將檢測信息發送給中繼伺服器3，中繼伺服器3內的追蹤模塊310根據第一定位模塊150的位置信息來確定路徑，中繼伺服器3根據追蹤模塊310確定的路徑控制底座510向無人機1的方向運行。

智能充電平臺5抵達無人機1的正下方後，無人機1進行降落，同時降落完成後，無人機1關閉動力系統(無人機1關閉動力系統的指令由遠程控制終端4發出)。

無人機1停落在活動板523上，由於無人機1的自重，使得活動板523下行，活動板523下行過程中會使得彈簧5242壓縮，同時壓力傳感器5244受壓，監測數據變大，此時，壓力傳感器5244會將數據信息傳輸給第二控制模塊525，第二控制模塊525再傳輸給中繼伺服器3，中繼伺服器3最後控制無線充電模塊522開始為無人機1進行充電，活動板523上不停留無人機1時，壓力傳感器5244監測數據會變小(或者說是恢復到用戶設定的初始零位值，此處的用戶是指操作者)，壓力傳感器5244同樣會將信息最終反饋到中繼伺服器3，中繼伺服器3關閉無線充電模塊522，這樣可以有效的節約電能，無人機1飛離智能充電平臺5後，第二定位裝置6會傳輸定位信息給中繼伺服器3，中繼伺服器3內的追蹤模塊310確定智能充電平臺5與第二定位裝置6之間的路徑，中繼伺服器3根據追蹤模塊310確定的路徑控制智能充電平臺5返回到第二定位裝置6的設定位置。

無人機1停落在活動板523上後，難免會出現無人機1距離地面過高或過低的情況(此處的過高或過低是相對於使用者的身高確定的)，使用者為了方便通訊可以通過語音控制裝置550控制電控升降裝置540進行上升、下降，具體為：使用者發出語音指令，語音採集模塊553採集語音指令，語音對比模塊551收到語音採集模塊553採集的語音指令後，調用語音存儲模塊552內存儲的上升、下降、停止的語音控制指令，並進行對比分析，確定是否為語音存儲模塊552內存儲的上升、下降、停止的語音控制指令，若是，語音對比模塊551則將信息發送給中繼伺服器3，中繼伺服器3控制電控升降裝置540進行相應的上升或下降，高度合適後，使用者再次發出語音指令，使得電控升降裝置540停止執行上升或下降，並停留在相應高度。

此外，若使用者為疾病患者，控制者利用遠程控制終端4，通過中繼伺服器3控制無人機1上的非接觸式體溫檢測裝置10對使用者進行體溫的檢測，方便了解身體狀況。由於非接觸式體溫檢測在現有技術中是比較成熟的技術，因此在此不對非接觸式體溫檢測模塊1020的具體電路進行詳細的描述。

無人機1在進行飛行過程中，遠程控制終端4還可以通過中繼伺服器3控制無人機1上的監測裝置8對室內的具體情況進行監測，比如，可燃氣體濃度、溼度、溫度等，遠程控制終端4還可以通過中繼伺服器3控制智能家電9的開關，其中智能家電9包括空調、電視機、照明裝置、電控窗簾中的一種或幾種的組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。